Тепловое поле Воронежского  кристаллического массива

Д.С. Никитин; Е.Л. Прикащикова; М.Д. Хуторской

doi:10.46698/VNC.2024.89.20.008

Д.С. Никитин Геологический институт РАН, Россия, 119017, г. Москва, Пыжевский пер, 7, стр. 1
Е.Л. Прикащикова Геологический институт РАН, Россия, 119017, г. Москва, Пыжевский пер, 7, стр. 1
М.Д. Хуторской Геологический институт РАН, Россия, 119017, г. Москва, Пыжевский пер, 7, стр. 1

DOI: https://doi.org/10.46698/VNC.2024.89.20.008

Ключевые слова: тепловой поток, теплопроводность, теплогенерация, Восточно-Европейская платформа, Воронежский кристаллический массив

Резюме

Актуальность работы. Исследование теплового потока дает основную и достоверную информацию о глубинных температурах в земной коре, о фазовом состоянии вещества, что, в конечном итоге, позволяет судить о природе движущих сил тектогенеза. Детальный анализ распределения теплового потока (ТП) в разных структурно-формационных зонах Восточно-Европейской платформы (ВЕП) показывает, что его величина связана со многими геологическими неоднородностями строения фундамента и осадочного чехла платформы, а также обусловливается особенностями истории становления современной структуры регионов. Цель работы. В этом аспекте ставилась задача проанализировать распределение теплового потока и его радиогенной компоненты в районе Воронежского кристаллического массива (ВКМ). Методы. Исследованы теплопроводность образцов керна из скважины «Воронежская параметрическая» методом оптического сканирования и величина радиогенной теплогенерации за счет спонтанного распада долгоживущих изотопов урана, тория и калия рентгеноспектральным флуоресцентным методом на рентгеновском вакуумном спектрометре. Рассчитанный редуцированный тепловой поток задан как нижнее граничное условие при численном моделировании глубинных температур по профилю, секущему ВКМ. Результаты. Определено среднее значение теплового потока на Воронежском выступе (49±4 мВт/м2). Радиогенная компонента теплового потока составляет 24‒27 мВт/м2, т.е. 50% от его фонового значения. Обнаруженные вариации ТП обусловлены структурно-теплофизическими неоднородностями. Они связаны с проявлениями трещиноватости, микро- и макровключениями в породы фундамента и хорошо заметны при оптическом сканировании теплопроводности практически каждого образца керна. Построена карта распределения теплового потока и рассчитаны глубинные температуры вдоль профиля вкрест простирания Воронежского кристаллического массива.

Литература

Боганик Н.С. Радиогенное тепло земной коры Русской платформы и ее складчатого обрамления. М.: Наука, 1975. – 159 с.

Геотермические исследования. / Отв. редактор Е.А. Любимова. М.: Наука, 1964. – 175 с.

Глубинный тепловой поток Европейской части СССР. / Отв. редакторы С.И. Субботин, Р.И. Кутас. Киев: Наукова думка, 1974. – 190 с.

Кременецкий А.А., Скрябин В.Ю., Терентьев Р.А. и др. Воронежская параметрическая скважина – новый этап познания глубинного строения ВКМ. // Разведка и охрана недр. – 2006. – No 9-10. – С. 109–117.

Кутас Р.И. Поле тепловых потоков и термическая модель земной коры. Киев: Наукова думка, 1978. – 148 с.

Никитин Д.С., Хуторской М.Д., Никитин А.С. Бесконтактные измерения теплофизических свойств горных пород на установке ТС14. // Процессы в геосредах. – 2016. – Т. 7. No 3. – С. 246–254.

Поляк Б.Г., Смирнов Я.Б. Связь глубинного теплового потока с тектоническим строением континентов. // Геотектоника. – 1968. – No 4. – С. 3–19.

Сальников В.Е. Геотермический режим Южного Урала. М.: Наука, 1984. – 89 с.

Смыслов А.А., Моисеенко У.И., Чадович Т.З. Тепловой режим и радиоактивность Земли. Л.: Недра, 1979. – 191 с.

Тепловой режим недр СССР. / Под редакцией Ф.А. Макаренко, Б.Г. Поляка. М.: Наука, 1970. – 224 с.

Хуторской М.Д., Гнатусь Н.А., Демежко Д.Ю. и др. Геотермия: XX-XXI век. // Труды геологического института. – 2023. – Т. 636. – С. 7–435.

Jaupart C., Sclater J.G., Simmons G. Heat flow studies: constraints on the distribution of uranium, thorium and potassium in the continental crust. // Earth and Planetary Science Letters. – 1981. – Vol. 52. – pp. 328–344.

Jaupart C., Mareschal J.-C. Constraints on Crustal Heat Production from Heat Flow Data. // Treatise on Geochemistry. – 2003. – Vol. 3. – pp. 65–84.

McLennan S.M., Taylor S.R. Heat flow and the chemical composition of continental crust. // Journal of Geology. – 1996. – Vol. 104. No. 4. – pp. 369–377.

Perry H., Jaupart C., Mareshal J.C., Bienfait G. Crustal heat production in the Superior Province, Canadian Shild, and in North America inferred from heat flow data. // Journal of Geophysical Research Atmospheres. – 2006. – Vol. 111. Issue B4. – pp. 893–903.

Pinet C., Jaupart C., Mareshal J.C. et al. Heat flow and structure of the lithosphere in the Eastern Canadian shild. // Journal of Geophysical Research Atmospheres. – 1991. – Vol. 96. – pp. 19941–19963.

Roy R.F., Blackwell D.D., Birch F. Heat generation of plutonic rocks and continental heat flow provinces. // Earth and Planetary Science Letters. – 1968. – Vol. 5. – pp. 1–12.

Rudnick R.L., Fountain D.M. Nature and composition of the continental crust: a lower crustal perspective. // Reviews of Geophysics. – 1995. – V. 33. No. 3. – pp. 267–309.

Rudnick R.L., McDonough W.F., O’Connell R.J. Thermal structure, thickness and composition of continental lithosphere. // Chemical Geology. – 1998. – Vol. 145. – pp. 395–411.